205 - Variations climatiques au cours du Quaternaire

Le forage IODP-ACEX (2004) sur la ride de Lomonosov a permis de retracer l'histoire de l'Arctique et mis en évidence la présence d'un lac antérieur à l'Océan Arctique à l'Eocène. Les mouvements tectoniques et, peut-être, l'impact météoritique de Popigaï ont conduit à une transgression marine, avec l'ouverture du détroit de Fram et, probablement, à la mise en place de l'Atlantic Meridional Overturning (AMO).  La stratigraphie ¹⁸⁷Os/¹⁸⁶Os et les âges Re-Os du forage ACEX indiquent un âge de ~36 Ma pour l'événement, similaire de celui de Popigaï. A partir de divers traceurs, une évolution de la glace de mer de l'Arctique, avérée depuis ~45 Ma, peut être esquissée et fournir ainsi des éléments d'appréciation de son évolution future. Les nouvelles données conduisent à examiner les rôles potentiels de l'ouverture des détroits de Drake et de Fram et de la mise en place de  l'AMO dans la transition "Hot House/Cold House" du Cénozoïque. Cependant, le rôle de l'Océan Arctique dans le système climat/océan du Pléistocène reste imprécis. L'absence d'une chronostratigraphie des séquences sédimentaires marines en est la cause. Le concours des géophysiciens (profils sismiques,paléomagnétisme), sédimentologistes, micropaléontologues, géochimistes, géochronologues (radiochronologies, méthodes physiques -OSL- téphrostratigraphie...) sera déterminant pour combler cette lacune.

Les conditions de surface océaniques (températures, salinité, glace de mer) ont été reconstituées à partir des assembles de dinokystes et de l'utilisation de la technique des analogues modernes dans plus de 30 carottes sédimentaires de l'Atlantique Nord et des mers subarctiques. Les résultats illustrent des changements importants dans les conditions surface entre le début  du postglaciaire et l'Holocène moyen. Malgré des différences de timing et d'amplitude, l'ensemble des données indiquent que les conditions thermo-haline optimale n'ont été atteinte que tardivement. À la plupart des sites, une transition importante est marquée  par une augmentation de la salinité et une diminution du contraste thermique saisonnier (augmentation des températures en hiver et diminution en été). Cette transition correspondrait à la phase finale d'un transfert important d'eau douce vers l'Atlantique Nord lors de la déglaciation. Elle s'établie autour de 8,5 ka BP à l'est du détroit de Fram et dans le centre de l'Atlantique Nord, mais plus tardivement vers 7,5 ka BP le long des marges sud-est groenlandaises, dans le nord de la mer du Labrador et au large des côtes du sud-est canadien. 

L'océan Arctique est un bassin semi-fermé avec une circulation spécifique incluant des courants de surface tels que la gyre de Beaufort et le courant transpolaire ainsi qu'une circulation profonde provenant des océans Pacifique et Atlantique. L'ensemble de cette circulation est influencée par les variations climatiques à court et à long terme. Dans ce contexte, l'analyse des métaux traces et des terres rares peuvent être réalisées sur des carottes sédimentaires afin de documenter les processus contrôlant la variabilité des sources sédimentaires et la circulation océanique de l'océan Arctique. Ici, nous présentons les résultats des analyses des éléments majeur, traces et terres rares des carottes provenant des mers de Beaufort et des Tchouktches (90 à 1163 m de profondeur) afin de tracer les sources sédimentaires au cours de l'Holocène et de la déglaciation en relation avec la circulation océanique et les oscillations climatiques. Les données préliminaires indiquent que les couches contenant des débris délestés par des icebergs (IRD) dans la carotte AMD0214-02 (mer de Beaufort) ont une signature chimique correspondant au fleuve Mackenzie, alors que les couches plus récentes contenant des IRD semblent posséder une signature chimique du fleuve Lena, indiquant un possible changement des sources sédimentaires au cours de la déglaciation pouvant être associé au changement de la phase de l'oscillation arctique.

La composition isotopique en Néodyme (εNd) de coraux profonds aragonitiques (Desmophyllum dianthus) collectés au large de Terre Neuve a été analysée pour identifier les variations de εNd des masses d'eaux, et donc de la circulation profonde en Atlantique nord-ouest pendant le Quaternaire tardif. Les sites étudiés, situés à des profondeurs correspondant approximativement à la convection maximale de la masse d'eau LSW (Labrador Sea Water), sont sous l'influence des eaux intermédiaires et profondes re-circulant au sein de la gyre sub-polaire. Les datations ¹⁴C et U-Th réalisées sur des spécimen non altérés indiquent que ces coraux se sont développés pendant des périodes chaudes : le Stade Isotopique Marin (Marine Isotopic Stage, MIS) 1/Holocene, Bølling-Allerød, MIS 5c et MIS 7a. La comparaison entre les valeurs de εNd de 4 coraux modernes et des eaux ambiantes montre un bon accord autour de – 13.5 pour les 2 sites. Les résultats préliminaires indiquent des valeurs fortement négatives pendant les MIS 5c et 7a. Ceci révèle une plus forte empreinte de sources peu radiogéniques de Nd que sont les roches du Groenland et du bouclier Canadien, via des remobilisations sédimentaires le long des marges et/ou un débordement plus important des eaux de la Baie de Baffin à travers le détroit de Davis. Toutefois, cela implique une absence de formation d'eaux profondes en mer du Labrador à travers l'advection de masses d'eaux d'Atlantique nord-est et de signature plus radiogénique.

La carotte PP10-07 a été prélevée au niveau d'une terrasse du canyon de Cap-Breton et sa séquence sédimentaire présente un signal continu et homogène du climat de l'Holocène avec une résolution décennale à séculaire. Nous nous sommes appuyés sur l'étude des kystes de dinoflagellés. Le signal écologique renvoyé par leurs assemblages montre une grande biodiversité mais n'indique pas d'important mouvement des masses d'eau. La plupart des espèces identifiées sont cosmopolites et adaptées à une large gamme de température de surface et la salinité. La reconstruction quantitative des paramètres hydrologiques de surface et de la  paléo-productivité via les fonctions de transfert et la technique des analogues modernes met en évidence des changements significatifs de température par rapport à la fois aux températures moyennes actuelles et au signal de température donné par les données de foraminifères. En outre, une relation entre les variations de température et de la productivité à certains moments a été observée, autant associées à un épisode froid ou chaud. Couplées à des études détaillées faites sur le contexte sédimentaire des dépôts, ces données palynologiques nous permettent, pour la première fois dans la région du canyon de Capbreton, de tester la fiabilité de l'enregistrement palynologique marin, et d'établir provisoirement un modèle paléocéanographique cohérent en réponse aux événements climato-stratigraphiques de l'Holocène.

Des carottes sédimentaires ont été échantillonnées à bord du NGCC Pierre Radisson à l'ouest de la baie d'Hudson dans l'embouchure du fleuve Nelson et de la rivière Churchill afin de reconstituer l'historique et les causes des variations récentes de leurs débits. Une carotte témoin a aussi été prélevée 200 km au large de la côte. La chronologie des carottes a été établie à partir d'âges ¹⁴C et de mesures de ²¹⁰Pb. Les analyses physiques, magnétiques et chimiques ont révélé des fluctuations sédimentaires dues à la présence de couches identifiées comme étant des hyperpycnites. Ces couches se sont probablement formées au cours des derniers 700 ans à la suite de courants hyperpycnaux causés par des embâcles qui accentuent l'érosion et dont la rupture provoque des crues chargées en sédiments. La partie supérieure des carottes est cependant dépourvue d'hyperpycnites. Ce changement est contemporain à la mise en place de barrages qui permettent la régulation du débit des rivières. La rareté des hyperpycnites dans la carotte de la rivière Churchill peut s'expliquer par des aspects géomorphologiques et hydrologiques de la rivière. La fréquence des hyperpycnites du fleuve Nelson est négativement corrélée à l'index de l'Oscillation pacifique décennale (ODP) qui influence le climat du centre du Canada. En effet, les périodes de ODP négative correspondent à un climat favorisant la formation d'embâcles à l'origine des courants hyperpycnaux.

La méthode de datation par la luminescence optique s'est outillé de nouvelles techniques particulièrement performantes au cours des dernières 15 années : 1) méthode de la regénération sur aliquot unique (SAR) et 2) méthodes de correction/éradication  pour l'évanescence du signal de luminescence des feldspaths (« anomalous fading » :AF). L'environnement côtier, incluant dunes et cordons littoraux, représente un faciès fertile pour l'application de la luminescence. La remise à zéro du signal de luminescence prédépositionel  y est généralement complète et les hauts niveaux marins des interglaciaires des derniers 500 000 ans sont relativement ubiquistes le long des côtes modernes ayant échappé aux glaciations. Notre compilation de plus de 150 contributions comprenant plus de 500 datations révèlent une prépondérance des hauts niveaux marins reconnus du MIS5e mais aussi du MIS5a, entre autres le long de la côte atlantique du SE des E-U. Des âges corrélatifs du MIS3 ont été publiés aussi soit de régions géodynamiques à fort remontée tectonique ou qui peuvent résulter de problèmes inhérents à la méthode. Curieusement, le bilan fait ressortir une prépondérance d'âges du MIS11 par rapport aux interglaciaires du MIS7 et 9. Cette observation est cohérente avec l'hypothèse que les niveaux marins dits « analogues » et donc similaires à celui d'aujourd'hui et aux projections du siècle actuel, n'ont été atteints qu'au cours des interglaciaires MIS5e et MIS11.

Dans les Provinces maritimes, les effets de la hausse du niveau marin mondial sont exacerbés par un mouvement de subsidence persistant depuis la déglaciation. La compréhension des schémas des dernières glaciations et des variations subséquentes du niveau marin relatif (NMR) devient essentielle. Les Îles-de-la-Madeleine (IDLM), situées au coeur du golfe du Saint-Laurent, sont susceptibles d'avoir enregistré ces phénomènes et d'en fournir un portrait global. Les résultats préliminaires d'une étude réalisée sur plus de 50 affleurements et 6 sites de carottage aux IDLM sont présentés ici. Près de 80 datations par luminescence stimulée optiquement (OSL) et 20 par 14C ont été acquises. Ajoutés à une série d'analyses sédimentologiques, ces âges fournissent un cadre chronostratigraphique de l'archipel madelinot pour les derniers 100 ka. Ces nouvelles données révèlent qu'une transgression marine a touché à trois reprises le sud des IDLM, soit lors des stades isotopiques marins (SIM) 5 (près du niveau actuel), 3 (+40m) et 2 (+25m). Lors du dernier maximum glaciaire (DMG), l'archipel a été témoin d'un mouvement glaciaire provenant de la calotte glaciaire Escuminac, située dans l'ouest du golfe, et un provenant de Terre-Neuve. Suite au DMG, une transgression marine a affecté les IDLM jusqu'à ~11 ka, alors que le NMR est passé sous le niveau actuel à ~10 ka. Finalement, ces données suggèrent que des processus périglaciaires ont été actifs sur l'archipel à partir du SIM 3 et jusqu'au Dryas récent.

L'Inlandsis Laurentiden a joué un rôle déterminant dans les fluctuations climatiques du Quaternaire, notamment via les décharges massives d'eau de fonte et d'icebergs. La région de l'Ungava au Québec semble particulièrement importante pour l'étude des interactions cryosphère-océan en raison nottament de la présence de nombreux lacs de barrage glaciaires renfermant d'importants volumes d'eaux de fonte. L'évolution et le drainage de ces lacs est intimement liée à la dynamique tardiglaciaire du secteur Labrador-Québec de l'inlandsis. Il existe cependant de nombreuses incertitudes concernant la position de la marge glaciaire et sa migration au cours de la déglaciation, limitant ainsi la compréhension de l'histoire de ces lacs. De récents travaux de cartographie des dépôts quaternaires des vallées des rivières à la Baleine et George ont permis de documenter la relation entre la marge glaciaire et l'évolution paléogéographique des Lacs McLean et Naskaupi. L'étude de photographies aériennes et d'images satellitaires, combiné à des analyses de sédiments glaciaires ont permis d'identifier des variations spatiales des conditions thermiques de la semelle sous-glaciaire, lesquelles exerçaient un contrôle clef dans le barrage de ces lacs. De nombreuses phases glaciolacustres ont été répertoriées, mettant en évidence l'existence de bassins indépendants. De plus, la géomorphologie d'un secteur témoigne d'une vidange massive d'eau de fonte associée au drainage du Lac Naskaupi.

La Patagonie, située au sud de l'Amérique du Sud entre les latitudes 37°S et 56°S, est la seule région qui intercepte la totalité de la ceinture des vents d'ouest austraux et constitue donc une zone clé pour reconstituer et documenter l'influence de ces vents sur le climat des hautes latitudes de l'hémisphère Sud au cours du Quaternaire. Des études récentes suggèrent même que la force des vents d'ouest austraux pourrait influencer la circulation océanique dans l'hémisphère Nord en contrôlant l'exportation de masses d'eaux relativement peu salées d'origine pacifique vers le bassin Arctique et ensuite vers les régions de formation d'eau profonde de l'Atlantique Nord. Dans le cadre de ce colloque, nous présenterons des résultats récents obtenus en Patagonie argentine dans le cadre du forage ICDP (International Continental scientific Drilling Program) à Laguna Potrok Aike (projet PASADO) ainsi que dans le golfe de San Jorge (projet MARGES). Les données présentées illustreront la variation des vents dominants austraux et la fréquence des événements de précipitation extrême au cours des derniers 51 200 ans en Patagonie, tout en soulignant la présence de téphras dans les séquences sédimentaires ainsi que des changements abrupts de lithologie (e.g., couche indurée) et des niveaux coquillés indicateurs de possibles variations du niveau marin dans le golfe de San Jorge.

Localisé dans la partie centrale de la Patagonie, le Golfe de San Jorge (GSJ) constitue une avancée de l'Atlantique Sud (marge continentale d'Argentine) au sein du continent sud-américain. Le GSJ fait partie d'un large bassin sédimentaire exploité dans la partie terrestre pour ses réserves de pétrole et de gaz. Au cours du Quaternaire, la sédimentation dans ce bassin était principalement régie par d'importantes variations climatiques et la baisse du niveau marin associée aux glaciations pléistocènes. À l'actuel, les apports sédimentaires sont principalement contrôlés par les courants océaniques et le transport éolien.Dans le cadre d'une collaboration entre l'ISMER et le Conseil national argentin de recherche en sciences et techniques (CONICET) visant à améliorer les connaissances de la géologie et des variations paléocéanographiques quaternaire du GSJ, une campagne scientifique s'est déroulée dans le golfe en février 2014. Les travaux présentés lors de ce colloque se concentrent sur les résultats préliminaires provenant de l'analyse des propriétés physiques, magnétiques et des éléments majeurs et traces des prélèvements de sous-surface (carottes à boite, à gravité et piston) réalisés lors de l'expédition dans le GSJ. Les premiers résultats tendent à indiquer la présence d'indicateurs de l'activité du volcanisme andin (e.g., téphras) et de structures sédimentaires témoignant de possibles variations du niveau marin (e.g., couche indurée et niveaux coquillés).   

La zone des vents d'ouest austraux dont la position latitudinale a été le facteur principal du régime climatique régional durant l'Holocène balaie la Terre de Feu (Patagonie). Nous y avons prélevé des carottes de trois tourbières ombrotrophes afin de reconstituer la hauteur des nappes phréatiques depuis 2ka BP avec l'objectif de vérifier les liens entre les fluctuations de ces nappes et le climat dans le contexte de la dominance des vents d'ouest austraux.
Les thécamoebiens sont des unicellulaires dont la présence dans les tourbières est généralement bien corrélée avec la hauteur de la nappe phréatique. Nous avons quantifié cette relation en créant une fonction de transfert régionale basée sur 99 échantillons de surface.
L'application de la fonction de transfert aux échantillons fossiles démontre que les tourbières de la Terre de Feu ont subi relativement peu de variations de la nappe phréatique depuis 2ka BP, excepté une diminution de la hauteur associée au 20e siècle et quantifiée à ~30 cm pour l'ensemble des sites. Correspondant aux changements climatiques identifiés auparavant dans la région, cet assèchement est associé à une augmentation des vents d'ouest austraux caractérisés par des conditions sèches et relativement chaudes. La diminution reconstituée des nappes pourrait en partie être influencée par la dégradation de la couche d'ozone et par une plus forte intensité des rayons UV-B auxquels certaines espèces de thécamoebiens seraient sensibles.

Lac, MegaLac, mer Paléo-tchadienne, le Lac Tchad entretient fantasmes et controverses depuis que le Général Tilho émit l'hypothèse que ce lac s'étendait sur un immense territoire dans des temps plus anciens.

Situé au centre d'un des plus grands bassins endoréiques du monde, le lac Tchad est idéalement situé pour reconstituer les variations climatiques et environnementales au cœur de l'Afrique Centrale. Il apparaît comme un système particulièrement sensible aux variations des précipitations liées essentiellement au régime de la mousson ouest africaine. Cette forte variabilité s'exprime également à différentes échelles de temps. Ainsi, l'existence d'un Méga Lac Tchad ayant pu atteindre une superficie de 340000 km² a été attestée au cours du Quaternaire et du Pliocène.

Ce lac contient donc des archives de premier ordre ayant enregistré les variations climatiques, dans une région où les enregistrements restent rares, souvent discontinus, mal datés ou encore incohérents. Les études précédentes montrent une alternance de phases arides et humides à l'Holocène et Pléistocène. Au delà de l'existence d'un mégalac holocène encore controversée, beaucoup de questions restent en suspens.

Nous présenterons ici les résultats obtenus sur les premières carottes continues prélevées dans la cuvette sud du Lac Tchad. Ceux-ci permettent d'apporter des contraintes chronologiques précises sur la phase de mégalac holocène et de réconcilier, en partie, enregistrements continentaux et marins.

Les repères chronologiques les plus précis pour le Quaternaire sont fournis par les évènements géomagnétiques qui ont une signature globale. Il existe une controverse sur l'origine des décalages entre les âges dérivés des paramètres orbitaux enregistrés par les sédiments et les âges radiochronologiques des coulées volcaniques qui peuvent atteindre 15 mille ans pour la dernière inversion. Parmi les explications on pense souvent au retard d'acquisition de l'aimantation dans les séquences sédimentaires, ce qui implique de façon plus globale les mécanismes en jeu dans l'acquisition de l'aimantation  des  sédiments. En particulier, il est essentiel de savoir pourquoi seulement environ 1% des grains magnétiques sont orientés par le champ. Nous abordons ce problème par des expériences de redéposition de sédiments en laboratoire et conjointement par des mesures sur des séquences de turbidites en milieu naturel dans des environnements différents. Cette approche est justifiée par le fait que les constantes de temps sont comparables dans les deux cas. Nous présenterons les résultats obtenus sur l'aimantation rémanente naturelle, l'anisotropie magnétique, ainsi que différents paramètres de concentration et de taille de grains magnétiques. Nous étudierons également les effets de la nature (carbonates, argiles) du sédiment sur l'alignement de magnétites monodomaines d'origine bactérienne lors d'expériences de redéposition en laboratoire.

Les sédiments annuellement laminés sont d'excellents traceurs des variations hydroclimatiques. Jusqu'à présent, les études se concentrent généralement sur l'épaisseur des dépôts annuels pour les reconstitutions paléoclimatiques. Ici, nous utilisons l'analyse d'images sur lames minces pour extraire la granulométrie avec une résolution annuelle à l'aide d'images acquises au microscope électronique à balayage (MEB). Cette technique a été appliquée sur deux lacs varvés, l'un sur l'Île Melville (lac Est Cape Bounty : CBEL) et l'autre sur l'Île d'Ellesmere (lac South Sawtooth : SSL). La séquence de 2845 varves à CBEL montre une évolution à long terme entre l'épaisseur des varves et la granulométrie (98e centile) très différente comme en témoigne leur faible corrélation (R=0.29). À SSL, une séquence de 2863 varves a également été analysée. Ici, l'épaisseur des varves et la granulométrie (99e centile)  n'est pas du tout corrélée (R=0.04). Les analyses en ondelettes des données granulométriques à CBEL et à SSL révèlent une bande de puissance persistante à ~200 ans particulièrement forte durant le dernier millénaire. Les densités spectrales montrent des pics significatifs à 99% d'intervalle de confiance pour les périodicités de 178 et 218 ans. Ces deux sites comportent un signal similaire au cycle solaire de DeVries (~207 ans). Finalement, cette méthode permet non seulement d'obtenir des signaux climatiques forts, mais également de délimiter les varves avec une plus grande précision. 

La mesure de l'aimantation rémanente des sédiments permet de reconstituer les variations du champ magnétique terrestre dans le passé. Ces dernières peuvent ensuite servir d'outil chronostratigraphique, notamment au Quaternaire, riche en inversions et excursions géomagnétiques. Outre sa relation avec le champ magnétique terrestre, l'aimantation des sédiments est influencée par l'environnement sédimentaire. Pour parvenir à retracer fidèlement les variations géomagnétiques, il est nécessaire de déterminer les éléments mis en cause lors de l'acquisition de l'aimantation. Nous abordons ce problème sous 3 aspetcs, mesure du milieu naturel, expérimentation en laboratoire et modélisation. Nous avons sélectionné des sédiments laminés (varves) de trois lacs profonds de la Côte-Nord (Lacs Walker, Pasteur et Pentecôte) pour effectuer des mesures à haute résolution de leurs propriétés sédimentologiques, physiques et magnétiques. Nous étudierons également le synchronisme et l'amplitude de plusieurs indicateurs de l'évolution du champ géomagnétique (en particulier les variations de production de 10Be). Ces mesures seront associées à des modèles physiques du dépôt de sédiments naturels et artificiels en laboratoire. Cet ensemble combiné de mesures et d'expériences permettra de quantifier les principaux facteurs entraînant le blocage des grains magnétiques à l'origine de l'aimantation. Ces paramètres sont indispensables pour aborder la modélisation des processus en jeu.

Les varves sont des sédiments annuellement laminés qui permettent de reconstituer les dynamiques passées du climat avec une très haute résolution. Pourtant, ces archives sont rares au Québec en raison du contexte local de sédimentation (faibles taux de sédimentation liés à la taille et à l'occupation des bassins versants). Dans une première phase de notre projet les suivis sismiques réalisés par l'équipe de Patrick Lajeunesse sur trois lacs profonds (Walker, Pentecôte et Pasteur) dans la région de la Côte-Nord suggèrent des enregistrements sédimentaires continus et laminés. Dans la continuité de ces travaux nous avons extrait et analysé 43 carottes courtes (30-80cm) pour tester le potentiel de ces sédiments à enregistrer des varves. L'analyse d'image appliquée à l'ensemble des sédiments collectés ont été obtenues par mesure tomodensitométrique (CT-Scan). Ces analyses ont permis de déterminer les environnements sédimentaires les mieux préservées dans chacun des lacs pour confectionner 26 lames minces et effectuer la datation. Un modèle âge-profondeur des sédiments sera obtenu par comptage des lamines et  par mesure de l'activité du Césium 137 (¹³⁷Cs) et du plomb 210 (²¹⁰Pb). Ces résultats devraient permettre d'obtenir des reconstitutions annuelles, voire saisonnières, des variations hydroclimatiques de la région de Côte-Nord.

Au cours de l'expédition 341 de l'International Ocean Discovery Program (IODP) dans le golfe de l'Alaska, les sites U1418 et U1419 ont été échantillonnés dans la partie supérieure du Surveyor Fan et sur le plateau continental, respectivement. Ces sites contiennent d'épaisses séquences sédimentaires ayant enregistré les variations climatiques, océanographiques, glaciaires, tectoniques et géomagnétiques pour le nord-est du Pacifique au cours des derniers 60 ka. Les résultats préliminaires obtenus à bord, couplés aux analyses paléomagnétiques plus détaillées effectuées sur des u-channels, indiquent que les sédiments du golfe de l'Alaska ont préservé une aimantation stable et bien définie et donc un enregistrement paléomagnétique de haute qualité. La poursuite des analyses paléomagnétiques détaillées va contribuer à établir une magnétostratigraphie à haute résolution temporelle qui permettra de corréler entre eux les différents sites du golfe de l'Alaska, tout en constituant une chronostratigraphie de base pour les futures études paléocéanographiques. Finalement, la dynamique glaciaire de l'Inlandsis de la Cordillère du nord-ouest et la paléocéanographie du golfe de l'Alaska au cours du Pléistocène supérieur et de l'Holocène seront explorées ici à l'aide des propriétés magnétiques, physiques et géochimiques préliminaires.

Le Pliocène, entre 5.33 et 2.59 Ma, est une période relativement chaude et stable associée à une concentration de CO₂ atmosphérique élevée (400-440ppm), et à un faible volume de glace continentale dans l'Hémisphère Nord. Cet intervalle contraste avec le Pléistocène, rythmé par la succession de sévères glaciations. Dans ce contexte, mon projet se focalise sur l'évolution environnementale du Golfe d'Alaska dans l'Est du Pacifique Nord à partir de l'étude des carottes marines prélevées aux sites IODP U1417 (56°95.9'N ; 147°10.9W ; 4187 m) et ODP 887 (54°21.9'N ; 148°26.8'W ; 3645 m). Basée sur les assemblages de polliniques et de kystes de dinoflagellés, une approche palynologique vise à retracer l'évolution des  conditions terrestres et marines durant le Pliocène et le début du Pléistocène. Les résultats préliminaires au site U1417 montrent des concentrations en dinokystes relativement faibles (entre 0 et 573 kyste/cc) mais marquées par des assemblages plus diversifiés au Pléistocène qu'au Pliocène, qui est caractérisé par la dominance de Brigantedinium spp. Durant ces périodes, des variations de large amplitude des concentrations polliniques (entre 23 et 1 778 grains/cc) indiquent  des changements des flux biogéniques terrestres, sans doute liés au développement de la végétation lors de périodes de réchauffement climatique et/ou retrait glaciaire le long des côtes de l'Alaska

Le Détroit de Fram est l'une des principales connexions entre les océans Atlantique et Arctique où les masses d'eau relativement chaudes et salées de la dérive Nord-Atlantique circulent vers le Nord par le courant du Spitsberg Ouest. Cette advection de chaleur a une incidence immédiate sur la couverture de glace de mer et par conséquent sur le bilan énergétique dans le domaine Arctique. Le projet vise à reconstituer les conditions de surface dans l'Est du Détroit de Fram durant l'Holocène en utilisant les fossiles de certaines algues – les kystes des dinoflagellés – comme principal traceur. Le site d'étude PS2863 (80°33.47'N, 10°17.93'E) se trouve à proximité de la limite nord de l'influence des eaux Nord-Atlantique en surface. Il s'agit donc d'un endroit clé pour enregistrer la variabilité de l'intensité des flux de ce courant. Les assemblages de dinokystes et l'application de la technique des analogues modernes permettent de distinguer des changements importants du régime hydrographique au cours de l'Holocène: de ~11 à 8 ka, des assemblages à Spiniferites spp. correspondent à une forte saisonnalité, des température estivales élevées (10-12°C) et une faible salinité (<33). Par la suite, de ~8 à 6 ka, une augmentation de la salinité s'accompagne d'une baisse de l'amplitude thermique saisonnière et des températures estivales. Après 4.5 ka, des salinités de ~34 sont enregistrées ainsi qu'un refroidissement graduel marqué par une augmentation claire du couvert de glace de mer.

La composition minéralogique totale de 34 échantillons de sédiments de surface récoltés dans la mer de Beaufort et le golfe d'Amundsen a été étudiée par diffraction des rayons X afin de définir les sources d'apports terrigènes ainsi que les facteurs influençant leur transport et leur distribution dans cette région de l'Arctique canadien. Ces données ont fait l'objet d'une analyse en composantes principales, en utilisant la technique de log-ratio centré, afin de mieux discerner la variabilité et les corrélations entre les différents minéraux présents dans l'ensemble des échantillons. La composition minéralogique des sédiments de cette région est représentée principalement par le quartz (28−64%), les phyllosilicates (15−48%), les micas (12−40%), les plagioclases (4−11%), les feldspaths (3−10%) et la dolomite (3−35%). Nos résultats permettent de diviser la zone d'étude en trois grandes provinces minéralogiques : (1) la mer de Beaufort dominée par un enrichissement en quartz, plagioclases et feldspaths, (2) le golfe d'Amundsen dominé par un enrichissement en dolomite, et (3) une zone caractérisée par un enrichissement en phyllosilicates associé à l'influence du panache du fleuve Mackenzie.

Une étude palynologique de très haute résolution chronologique a été réalisée à partir d'une carotte sédimentaire de la marge ouest du Groenland dans la baie de Disko. Elle couvre les 1000 dernières années avec un pas d'échantillonnage de 10 à 20 ans. Les assemblages de dinokystes se caractérisent par une forte diversité taxonomique (18 taxa), dont une dominance d'Islandinium minutum, Brigantedinium spp. et Pentapharsodinium dalei. Les concentrations indiquent des flux très élevés (supérieur à 10⁴kystes.cm^-2.an^-1). Les dinokystes permettent de reconstituer les conditions de surface. Sur l'ensemble de la série, les températures et salinités oscillent, mais sans montrer de tendance évidente. Par contre, le couvert de glace de mer saisonnier présente des variations de large amplitude (de 2 à 8 mois.an^-1) avec des minima avant 1100 AD, de 1400 à 1500 AD et entre 1700 et 1900 AD. Des relations avec l'oscillation nord-atlantiques sont possibles, mais pas univoques sur la base de ce seul enregistrement. 

Cette reconstitution des précipitations est basée sur l'analyse des isotopes stables du carbone (δ¹³C) et de l'oxygène (δ¹⁸O) et des largeurs de cernes des plus vieux thuyas (Thuja occidentalis L.) du Québec, situés à leur limite nord de distribution au Lac Duparquet en Abitibi. L'étude vise à caractériser la variabilité et les tendances hydroclimatiques du dernier millénaire (1300 à ajourd'hui) dans la région sud-ouest du Québec boréal et, parallèlement, à mieux comprendre la nature du signal isotopique enregistré par cette population de thuyas. 10 individus d'âges différents et situés sur des sites xériques ont été échantillonnés pour l'analyse isotopique, répartis en 2 cohortes se chevauchant sur 50 ans, et une trentaine d'autres pour les largeurs de cernes. Le résultat consistera en 3 chronologies de résolution annuelle, pour chacun des proxys. Une fonction de réponse et une fonction de transfert seront développées pour reconstruire les précipitations. On s'attend à un signal de sécheresse très clair puisque, lors d'étés chauds et secs, la cellulose des arbres est enrichie tant en ¹³C qu'en ¹⁸O, résultat d'un fractionnement isotopique moins(¹³C)/plus(¹⁸O) important dans ces conditions, et que les cernes sont plus étroits également. Cette reconstitution à partir des ratios isotopiques est la première au Québec à couvrir une aussi longue période. Elle contribuera à jeter un éclairage unique sur les grands modes de variabilité hydrologique à long terme dans le Québec boréal.

Les tourbières ombrotrophes, qui sont des écosystèmes alimentés essentiellement par la précipitation, accumulent des couches de matière organique sous des conditions humides, froides et acides, faisant de ces milieux des archives des conditions climatiques et environnementales passées.

Dans cette étude, nous avons analysé des macrorestes végétaux et des thécamoebiens afin de reconstituer les conditions environnementales des tourbières de la région de Fort McMurray, au nord-est de l'Alberta, au cours du dernier millénaire. Cette étude s'inscrit dans un projet qui vise à évaluer l'impact du développement industriel des sables bitumineux en termes de dépôt de métaux traces et de poussières en comparant les flux préindustriels et récents.

Les reconstitutions suggèrent que du pergélisol se serait développé dans plusieurs tourbières durant la période la plus froide du Petit Âge Glaciaire (~AD1600-1850). Ceci se traduit par la présence d'horizons de tourbe très décomposés et dominés par une végétation ligneuse, suivis par des conditions humides associées à la fonte de lentilles de glace quand le climat s'est réchauffé. Les assemblages de thécamoebiens sont liés aux conditions géochimiques locales récentes et permettent de mieux comprendre les interactions entre le dépôt des métaux et l'écologie des thécamoebiens.

Les séries dendrochronologiques plurimillénaires permettent une meilleure compréhension des changements climatiques à long terme ainsi qu'une meilleure compréhension des mécanismes structurant la forêt. Il n'existe malheureusement que très peu de ces séries à l'échelle de la forêt boréale nord-américaine. La majorité des séries nord-américaine utilisent des grands débris ligneux conservés à l'air libre ce qui limite la quantité d'échantillon de grand âge. Le projet présenté ici utilise majoritairement des grand débris ligneux conservé sous les sédiments dans le fond des lacs du Moyen-Nord québécois permettant ainsi la préservation de ceux-ci sur une grande période de temps. L'objectif de ce projet consiste essentiellement à définir l'impact des perturbateurs environnementaux sur le recrutement en macrofossiles ligneux dans les lacs du Moyen Nord québécois tout en mettant en place une série de largeur de cernes de plus de 1500ans. La particularité de ce projet consiste au fait qu'il porte essentiellement sur la fluctuation de l'apport en débris ligneux ; nous espérons pouvoir répondre aux questionnements soulevés par les périodes manquantes dans les séries millénaires ainsi que les questionnements soulevés par le recrutement anormalement élevé de débris ligneux à certaines périodes. Nous présenterons la structure du projet, ses objectifs ainsi que nos résultats préliminaires.

Les conditions initiales de développement ainsi que la dynamique d'accumulation à long-terme du carbone du complexe tourbeux de Lac-à-la-Tortue au cours de l'Holocène demeurent toujours inconnues. Établir l'importance relative des processus de comblement et de paludification est un défi crucial dans la compréhension de la dynamique à long terme de ces écosystèmes.

L'hypothèse principale de ce projet est que l'origine du complexe tourbeux est le résultat du comblement d'un paléo-chenal de la rivière Saint-Maurice suivi par la paludification de dépôts deltaïques remaniés en un système de dunes paraboliques. Les objectifs de cette recherche sont de 1) décrire les conditions initiales qui ont contribué au développement de cette tourbière, 2) documenter les processus de comblement et de paludification et 3) évaluer le rôle du climat vs celui des facteurs autogènes dans son développement.

Pour atteindre ces objectifs, nous allons :

Reconstituer les changements écohydrologiques du début de l'Holocène enregistrés dans les profils de tourbe à l'aide de l'analyse de macrofossiles végétaux et de thécamoebiens. Développer un modèle du développement spatiotemporel du complexe tourbeux à partir d'une reconstitution stratigraphique obtenue par la réalisation de transects au géoradar, de sondages manuels et de dates basales au ¹⁴C.

Le récent projet provincial, PACES (programme d'acquisition de connaissances sur l'eau souterraine) du Bas Saint-Laurent qui exigeait la connaissance de la répartition des dépôts de surface de la région fut le catalyseur qui a permis de compléter la synthèse de la géologie du Quaternaire du bas Saint-Laurent entrepris il y a quelques années dans le cadre d'un programme fédéral d'aide à l'exploration minière.  Le document comprend une carte des dépôts de surface à l'échelle 1 : 250 000 accompagnée de notes descriptives et de références, de cartes satellites à petite échelle montrant la géologie du roc, la séquence d'écoulements glaciaires, le transport glaciaire, et la limite marine avec les datations radiocarbone.  La compilation de centaines de mesures de stries et de milliers de blocs erratiques de provenance lointaine et régionale indique que la région fut envahie par des glaces laurentidiennes s'écoulant  d'abord vers l'ESE puis vers le SE et plus tard par des glaces appalachiennes s'écoulant vers le NE, le nord et le NW en réponse à la pénétration d'une baie de vêlage dans l'axe du Saint-Laurent.  De nombreuses datations radiocarbone provenant de coquillages marins ont permis d'établir l'âge et l'altitude maximale atteints par la transgression marine postglaciaire.

Le Pliocène supérieur (3.6-2.6 Ma) est une période particulièrement intéressante du point de vue climatique puisqu'elle a été marquée par de grands changements, incluant la diminution de la concentration de CO₂ atmosphérique (~400 ppmv au Pliocène vs. 180-280 ppmv au Pléistocène), le début des grandes glaciations de l'Hémisphère Nord et une baisse des températures à une échelle globale. Le projet se focalise sur le nord-ouest de l'Atlantique Nord et plus particulièrement sur l'interaction entre le climat, la végétation des marges du Groenland et du nord-est Canadien et la circulation océanique dans a Mer du Labrador (sites ODP 646 et IODP 1307) et la Baie de Baffin (site ODP 645) à partir d'approches palynologiques qui fournissent des renseignements sur les conditions hydrographiques (dinokystes et acritarches) et la végétation des continents adjacents (pollen et spores). Des études préliminaires illustrent des apports polliniques élevés qui indiquent une végétation dense sur le Groenland jusque vers 2.4 Ma. Elles indiquent également un changement trophique graduel dans les eaux de surface marqué par la disparition des acritaches et une diminution de la diversité des assemblages à dinokystes au cours du Pliocène supérieur et du Pléistocène inférieur jusque vers 1.2 Ma.

La présence de plusieurs restes ligneux dans les sites archéologiques arctiques démontre que cette matière première était précieuse pour les Paléoesquimaux et les Inuit qui l'utilisaient pour la fabrication d'outils, de moyens de transport ou pour se chauffer. Onze taxons ont été identifiés parmi les 293 fragments de bois, 550 charbons et 11 artéfacts en bois trouvés dans 11 sites archéologiques provenant de quatre aires sur la côte ouest du Nunavik : Ivujivik, Akulivik, Inukjuak et Umiujaq. Ces taxons étaient dominés par des conifères, notamment l'épicea et le mélèze. Les espèces de feuillus comme le saule et le peuplier étaient moins communs. L'aulne et le bouleau blanc étaient extrêmement rares. Quelques taxons spécifiques comme du pin et du châtaignier trouvés dans le site KcFs-2 (Ivujivik) ou du chêne trouvé dans le site HaGe-12 (Umiujaq), correspondaient probablement à des bois manufacturés importés. Les éricacées carbonisées trouvées dans les sites d'Umiujaq étaient probablement d'origine locale au regard de leurs largeurs moyennes de cernes. Un bois de cèdre blanc trouvé sur le site IbGk-3 (Inukjuak) était probablement du bois flotté provenant du sud de la Baie de James. Des interdatations révèlent que certains des bois pourraient également provenir de la Rivière-aux-Feuilles. Les grandes différences de datations radiocarbone obtenues sur des gros bois provenant de mêmes structures laissent supposer que ces rares matériaux ont probablement été réutilisés.